[发明专利]一种氧化亚铜纳米晶立方体和空心多面体的制备方法

说明书

本发明属于过渡金属氧化物制备技术领域，涉及一种氧化亚铜纳米晶立方体和空心多面体的制备方法，用于催化材料、防污漆、杀虫剂，以及各种铜盐、分析试剂、红色玻璃，镀铜及镀铜合金溶液的制备场合；解决工业化制备氧化亚铜纳米晶立方体和空心多面体的难题，合成的纳米晶有很好的光催化性能，能迅速吸附偶氮染料并易于分离；并且对Na₂SO₄溶液中的硝基苯有着良好的检测作用；首先采用一水合乙酸铜和氢氧化钠先反应，然后以十二烷基硫酸钠为表面活性剂和稳定剂，再加入不同体积比的去离子水和水合肼水溶液制得氧化亚铜纳米晶立方体和空心多面体，其制备工艺简单，原理可靠，制备成本低，产品纯度高，性能好，应用广泛，使用环境友好。

技术领域：

本发明属于过渡金属氧化物制备技术领域，涉及一种利用水浴法合成空心和实心不同形貌的纳米晶的方法，尤其是一种氧化亚铜纳米晶立方体和空心多面体的制备方法，用于催化剂、光催化材料、电催化材料、制造船底防污漆、杀虫剂，以及各种铜盐、分析试剂、红色玻璃，还用于镀铜及镀铜合金溶液的制备场合。

背景技术：

氧化亚铜是一种重要的新型无机化工原料，在海洋防污、光电转化、催化降解、传感器等领域应用广泛，由于氧化亚铜的物理和化学性质在很大程度上取决于其晶体尺寸和形貌，因此，合成形貌尺寸可控的氧化亚铜已成为该领域研究的焦点。近几年合成出的氧化亚铜晶体的形貌主要有结晶粉体、线状、多面体及空心球等，合成方法一般为低温固相法、电解法、化学沉淀法、机械化学法、水热法、溶剂热法，电解法是目前应用较多的制备方法，其优点是流程短、成本低，工艺简单、纯度大，但此法电耗高、产量低；化学沉淀法是借助沉淀剂的作用，使溶液中的目的离子成分选择性地以难容化合物的形式析出；刘儒平，杜立东，岳钊，等Cu₂O纳米晶制备及其在乙醇气体传感器中的应用[J].传感器与微系统，2013,32(12)：138-141，以CuCl₂.H₂O为主要原料，抗坏血酸作还原剂，聚乙二醇作表面活性剂，通过化学沉淀法制备了分散性较好的Cu₂O纳米立方体晶体，并研究了PH值对Cu₂O纳米机构的影响。D Guo,L Wang,Y I Du，et al.Preparation of actahedral Cu₂O nanoparticlesby a green route[J].Materials Letters,2015,160,(1):541-543.通过绿色简单的化学沉淀方法制备Cu₂O八面体，其经XRD、SEM、FTIR等表征，结果表明八面体粒子长度在200-300nm之间，狭窄的带隙(2.26ev)有利于大部分Cu₂O蓝移(2.17ev)，Cu₂O表面可以很好的吸收可见光。K Zhou,Y Shi,S Jiang,et al.Facile preparation of Cu₂O/carbon sphereheterostructure with high photocatalytic activity[j].Journal of the MaterialsLetters,2013,98(1):213-216.通过简单地化学还原法制备Cu₂O/CS异质结构的光催化活性明显高于纯的Cu₂O的可能原因。L Liu,Y Qi,J Hu,et al.Efficient visible-lightphotocatalytic hydrogen evolution and enhanced photostability of core@shellCu₂O@g-C3N4 octahedra[J].Applied Surface Science,2015,351:1146-1154.通过溶剂热法和吸附法只背了八面体核壳结构的Cu₂O@g-C3N4光催化剂，Cu₂O{111}八面体的形成比Cu₂O球更有高效的光催化性能，此外，对于H₂的生产，Cu₂O@g-C3N4复合材料表现出优异的活性。由于Cu₂O八面体的协同效应增强了光催化活性，而且混合型核壳具有较高的光稳定性。因此，氧化亚铜纳米晶立方体和空心多面体制备的催化剂性能优良，但上述方法仅为实验制备用于理论性研究，反应条件苛刻，产物污染环境，并不适用于工业化生产，因此，工业化合成形貌尺寸可控的氧化亚铜仍是本领域研究的热点。